EP4175137A1 - Rotor for a dynamoelectric rotary machine - Google Patents

Rotor for a dynamoelectric rotary machine Download PDF

Info

Publication number
EP4175137A1
EP4175137A1 EP21205048.8A EP21205048A EP4175137A1 EP 4175137 A1 EP4175137 A1 EP 4175137A1 EP 21205048 A EP21205048 A EP 21205048A EP 4175137 A1 EP4175137 A1 EP 4175137A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
short
cage
circuit ring
cage bars
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21205048.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Axel Knauff
Johannes Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP21205048.8A priority Critical patent/EP4175137A1/en
Publication of EP4175137A1 publication Critical patent/EP4175137A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0012Manufacturing cage rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/16Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/20Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors having deep-bar rotors

Definitions

  • the object of the invention is to reduce or avoid mechanical stresses.
  • a rotor for a dynamoelectric rotary machine in particular an asynchronous machine, with a rotor stack and a squirrel cage, the squirrel cage having a plurality of electrically conductive cage bars and electrically conductive short-circuit rings, the squirrel cage bars in slots of the rotor stack are arranged, wherein the cage bars are connected to at least one short-circuit ring, wherein the cage bars have a notched area.
  • a short-circuit ring is advantageously attached to a front axial end as well as to a rear axial end of the rotor stack.
  • the invention is particularly well suited for rotors in which the cage bars and short-circuit ring are connected by laser welding and/or by electron beam welding.
  • the short-circuit ring is welded to the cage bars, preferably radially from the outside.
  • others are also suitable for connecting the cage bar and short-circuit ring Processes that enable a material connection.
  • An embodiment is advantageous in which the notched area lies in an opening of the short-circuit ring.
  • a groove base diameter in the short-circuit ring can thus be increased.
  • the short-circuit ring can have more material and thus be more stable. There is less tension.
  • An embodiment is advantageous in which a transition from the notched area to another area of the cage bar has a rounding.
  • An embodiment is particularly advantageous here, according to which a transition from the notched area to the other area is arcuate or in the shape of a segment of a circle.
  • a curved or circular segment design ensures an even distribution of stress, especially in the area of this transition.
  • one end of the notched area lies in one plane with one end of the short-circuit ring.
  • the notched area can have a smaller diameter than the remaining area of the cage bar.
  • the notched area can also be referred to as a notched area.
  • notch describes a local removal of cross-sectional parts of a component.
  • a notch can also mean that external cross-sectional parts of the component are not present from the start.
  • the invention offers the advantage that no speed limitation is necessary. High speeds can be achieved.
  • the mechanical stresses in the short-circuit ring, in particular in openings in the short-circuit ring, can be significantly reduced, and a notch effect is reduced.
  • the rotor is suitable for many load cycles that exceed 100,000 cycles, since there is no risk of material fatigue and there is no risk of a connection point between the cage bar and the short-circuit ring breaking.
  • An operational stability of the rotor can be ensured because a reduction in the mechanical stresses, in particular in the short-circuit ring, in particular in the base of the slot, is reduced.
  • the object is also achieved by a cage bar for a rotor and by a dynamo-electric rotary machine having such a rotor.
  • the described cage bars with the notched area are particularly well suited for a short-circuit ring having a plurality of axially extending openings, the openings being arranged at least substantially around a center point, with at least one radial end of the opening having an elliptically shaped section.
  • the elliptically shaped section advantageously has an elliptical ratio of height to width which is between 0.2:1 and 0.6:1.
  • the shorting ring may have at least one circular section adjacent to the elliptical section.
  • the circular section has advantages in terms of production, since the openings in the short-circuit ring are formed, for example, by means of a milling cutter, and the circular section has a radius which advantageously resembles a radius of a milling tool.
  • the short-circuit ring can have several short-circuit ring disks.
  • the short-circuit ring disks are preferably connected to one another in a materially bonded manner.
  • the material connection is z. B. by welding, advantageously carried out when the cage bars are also present in the openings, so that an integral connection of short-circuit ring disks with each other as well as with the cage bars can be achieved.
  • FIG 1 shows a section along an axis of rotation through a rotor of an electrical machine.
  • the figure shows a cage bar 103, a laminated core 24 and a shaft 25.
  • the cage bar 103 is connected to short-circuit ring disks 4 , 41 , 42 , 43 , 44 , 45 by means of weld seams 46 .
  • the short-circuit rings 4, ...,45 form a short-circuit ring 2 in the figure.
  • a rotor advantageously has a plurality of cage bars 103 , with the cage bars 103 forming a squirrel-cage cage with the short-circuit ring 2 .
  • FIG. 3 shows a section along an axis of rotation through a rotor of a dynamo-electric rotary machine.
  • the figure shows a shaft 25 and a laminated core 24 .
  • the notched area 311 (can also be called the area with a notch) is in the figure in an opening of the short-circuit ring 2, the short-circuit ring 2 also being formed in this figure by a plurality of short-circuit ring disks 4,...,45.
  • the squirrel-cage cage ie a plurality of electrically conductive cage bars 3 and at least one electrically conductive short-circuit ring 2, preferably two electrically conductive short-circuit rings 2, are advantageously part of an asynchronous machine.
  • All cage bars 3 advantageously have a notched area 311 .
  • annular short-circuit disks 4 . . .
  • Dynamoelectric rotary machines designed in this way can achieve high speeds without fear of material fatigue.
  • the transition area 310 shown advantageously has a rounding, so a stress on the cage bar 3 can be kept low in this area.
  • the short-circuit ring disks 4, ..., 45 are at least partially bonded to one another.
  • FIG. 5 shows the rotor 21 in a view in which a section has been made through the cage bar 3 and also through an opening 11 of the short-circuit ring or the individual short-circuit ring disks.
  • the short-circuit ring 2 is formed purely by way of example from six short-circuit ring disks 4, . . . , 45.
  • the cage bars 3 are arranged in a rotor core 24 and protrude from it.
  • the cage bars 3 are advantageously prefabricated cage bars.
  • a stable connection is achieved by integrally connecting, in particular by means of welding, the short-circuit ring disks 4, ..., 45 to the cage bars 3 or by integrally connecting, in particular by means of welding, several short-circuit ring disks 4, ..., 45 to one another and to the cage bars 3 that can withstand high speeds.
  • the short-circuit ring disks 4, ..., 45 can have shape deviations, for example to form a trough so that welding material can be introduced.
  • the short-circuit ring 2 rests on the shaft 25 in the figure.
  • the figure shows that the short-circuit ring has a plurality of openings 11 running axially.
  • these openings 11 are at least substantially arranged around a center point M and have an elliptically shaped section.
  • the rotor core 24 which is advantageously designed as a laminated core, also has a plurality of axially running openings, the openings being arranged at least essentially around a center point M.
  • the opening 11 has at least one elliptical section 5 .
  • the elliptical section 5 is advantageously formed at an opening 11 pointing in the direction of the center M.
  • the figure shows an embodiment in which adjacent circular sections 7 and 8 are formed in addition to the elliptical section.
  • the notch has a notch surface 31 in the figure.
  • FIG 7 shows the rotor 21 in a front view.
  • the rotor 21 has a plurality of openings 11 .
  • the figure also shows the short-circuit ring 2 and the shaft 25.
  • the openings 11 preferably run axially, relating to an axis of rotation of the rotor 21, as already shown in FIG 5 shown.
  • the openings 11 are arranged around a center point M, with at least one radial end of the opening 11 having an elliptically shaped section 5 .
  • FIG. 8 shows the dynamo-electric rotary machine 23, having a rotor 21 with a shaft 25 and a rotor core 24 and a stator 22.
  • 9 shows a method for manufacturing the rotor 21.
  • step S1 the rotor stack is provided.
  • Cage bars are inserted into the axially extending openings of the rotor stack in a method step S2.
  • At least one annular short-circuit disk 4, ...,45 is attached to cage bars 3 protruding from the rotor assembly.
  • the short-circuit rings are connected to the cage bars in a cohesive manner, in particular by means of welding.
  • At least one further annular short-circuit disk 4, . . . 45 can be attached in a method step S5.
  • a cohesive connection, in particular by means of welding, of the annular short-circuit disks 4 . . . 45 to one another and to the cage bars 3 succeeds in a method step S6.
  • Laser welding and/or electron beam welding is advantageous here.
  • Other types of connection, in particular other types of welding, are also conceivable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (21) für eine dynamoelektrische rotatorische Maschine (23), insbesondere Asynchronmaschine, mit einem Rotorpaket (24) und einem Kurzschlusskäfig, wobei der Kurzschlusskäfig eine Mehrzahl an elektrisch leitfähigen Käfigstäben (3) und elektrisch leitfähigen Kurzschlussringen (2) aufweist, wobei die Käfigstäbe (3) in Nuten des Rotorpakets (24) angeordnet sind, wobei die Käfigstäbe (3) mit wenigstens einen Kurzschlussring (2) verbunden sind, wobei die Käfigstäbe (3) einen ausgeklinkten Bereich (311) aufweisen.The invention relates to a rotor (21) for a dynamo-electric rotary machine (23), in particular an asynchronous machine, with a rotor core (24) and a squirrel-cage cage, the squirrel-cage cage having a plurality of electrically conductive cage bars (3) and electrically conductive short-circuit rings (2). , wherein the cage bars (3) are arranged in grooves of the rotor core (24), the cage bars (3) being connected to at least one short-circuit ring (2), the cage bars (3) having a notched area (311).

Description

Hohe mechanische Spannungen, beispielsweise durch Kerbwirkung sowie eine damit hergehende Materialermüdung, treten häufig bei Rotoren für Asynchronmaschinen auf.High mechanical stresses, for example due to notch effects and the associated material fatigue, often occur in rotors for asynchronous machines.

Häufig sind hierbei diejenigen Stellen eines Kurzschlusskäfigs betroffen, bei welchen die Käfigstäbe in Öffnungen des Kurzschlussrings greifen.Frequently, those points of a squirrel cage are affected in which the cage bars engage in openings of the squirrel cage ring.

Durch Drehzahlbegrenzung kann die Materialermüdung verzögert werden. Dies schränkt jedoch Anwendungsgebiete stark ein.Material fatigue can be delayed by limiting the speed. However, this severely limits the areas of application.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mechanische Spannungen zu verringern bzw. zu vermeiden.The object of the invention is to reduce or avoid mechanical stresses.

Die Lösung der Aufgabe gelingt durch Anspruch 1, d.h. einen Rotor für eine dynamoelektrische rotatorische Maschine, insbesondere Asynchronmaschine, mit einem Rotorpaket und einem Kurzschlusskäfig, wobei der Kurzschlusskäfig eine Mehrzahl an elektrisch leitfähigen Käfigstäben und elektrisch leitfähigen Kurzschlussringen aufweist, wobei die Käfigstäbe in Nuten des Rotorpakets angeordnet sind, wobei die Käfigstäbe mit wenigstens einen Kurzschlussring verbunden sind, wobei die Käfigstäbe einen ausgeklinkten Bereich aufweisen.The object is achieved by claim 1, i.e. a rotor for a dynamoelectric rotary machine, in particular an asynchronous machine, with a rotor stack and a squirrel cage, the squirrel cage having a plurality of electrically conductive cage bars and electrically conductive short-circuit rings, the squirrel cage bars in slots of the rotor stack are arranged, wherein the cage bars are connected to at least one short-circuit ring, wherein the cage bars have a notched area.

Vorteilhaft ist ein Kurzschlussring an einem vorderen axialen Ende als auch an einem hinteren axialen Ende des Rotorpakets angebracht.A short-circuit ring is advantageously attached to a front axial end as well as to a rear axial end of the rotor stack.

Die Erfindung eignet sich besonders gut für Rotoren, bei welchen Käfigstäbe und Kurzschlussring durch Laser-Schweißen und/oder durch Elektronenstrahl-Schweißen verbunden werden. Hierbei wird der Kurzschlussring mit den Käfigstäben, vorzugsweise radial von außen, verschweißt. Jedoch eignen sich für die Verbindung von Käfigstab und Kurzschlussring auch andere Verfahren, die eine stoffschlüssige Verbindung ermöglichen.The invention is particularly well suited for rotors in which the cage bars and short-circuit ring are connected by laser welding and/or by electron beam welding. Here, the short-circuit ring is welded to the cage bars, preferably radially from the outside. However, others are also suitable for connecting the cage bar and short-circuit ring Processes that enable a material connection.

Vorteilhaft ist eine Ausführung, wonach der ausgeklinkte Bereich in einer Öffnung des Kurzschlussrings liegt. Somit kann ein Nutgrunddurchmesser im Kurzschlussring erhöht werden.An embodiment is advantageous in which the notched area lies in an opening of the short-circuit ring. A groove base diameter in the short-circuit ring can thus be increased.

Radial betrachtet kann der Kurzschlussring mehr Material aufweisen und somit stabiler sein. Es treten weniger Spannungen auf.Viewed radially, the short-circuit ring can have more material and thus be more stable. There is less tension.

Durch die beschriebene Ausführung reduzieren sich mechanische Spannungen, insbesondere im Kurzschlussring, deutlich.Mechanical stresses, particularly in the short-circuit ring, are significantly reduced by the design described.

Vorteilhaft ist eine Ausführung, wonach ein Übergang vom ausgeklinkten Bereich zu einem anderen Bereich des Käfigstabs eine Rundung aufweist.An embodiment is advantageous in which a transition from the notched area to another area of the cage bar has a rounding.

Dies hat den Vorteil, dass eine Spannungsbelastung des Käfigstabs geringgehalten wird.This has the advantage that stress on the cage bar is kept low.

Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Ausführung, wonach ein Übergang vom ausgeklinkten Bereich zum anderen Bereich bogenförmig oder kreissegmentförmig ist.An embodiment is particularly advantageous here, according to which a transition from the notched area to the other area is arcuate or in the shape of a segment of a circle.

Auch eine Kombination mehrerer Formen ist denkbar.A combination of several forms is also conceivable.

Eine bogenförmige oder kreissegmentförmige Ausführung gewährleistet eine gleichmäßige Spannungsverteilung, insbesondere im Bereich dieses Übergangs.A curved or circular segment design ensures an even distribution of stress, especially in the area of this transition.

Vorteilhaft ist zudem eine Ausführung, wonach ein Ende des ausgeklinkten Bereichs in einer Ebene mit einem Ende des Kurzschlussrings liegt.Also advantageous is an embodiment according to which one end of the notched area lies in one plane with one end of the short-circuit ring.

So kann beispielsweise, in Radialrichtung betrachtet, der ausgeklinkte Bereich einen geringeren Durchmesser als der restliche Bereich des Käfigstabs aufweisen.For example, viewed in the radial direction, the notched area can have a smaller diameter than the remaining area of the cage bar.

Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, wonach der Übergang im Bereich des Rotorpakets liegt.An embodiment according to which the transition is in the area of the rotor stack is advantageous.

Der ausgeklinkte Bereich kann auch als Bereich mit Ausklinkung bezeichnet werden.The notched area can also be referred to as a notched area.

Der Begriff Ausklinkung bezeichnet ein örtliches Entfernen von Querschnittsteilen eines Bauteils. Ausklinkung kann jedoch auch ein von Anfang an nicht Vorhandensein von äußeren Querschnittsteilen des Bauteils bedeuten.The term notch describes a local removal of cross-sectional parts of a component. However, a notch can also mean that external cross-sectional parts of the component are not present from the start.

Dies wird in den Figuren genauer gezeigt.This is shown in more detail in the figures.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass keine Drehzahlbegrenzung nötig ist. Es können hohe Drehzahlen erreicht werden.The invention offers the advantage that no speed limitation is necessary. High speeds can be achieved.

Die mechanischen Spannungen im Kurzschlussring, insbesondere in Öffnungen des Kurzschlussrings, können deutlich reduziert werden, eine Kerbwirkung wird vermindert. Der Rotor ist für viele Lastspiele, die über 100.000 Zyklen hinausgehen, geeignet, da keine Materialermüdung und auch kein Brechen einer Anschlussstelle zwischen Käfigstab und Kurzschlussring zu befürchten ist.The mechanical stresses in the short-circuit ring, in particular in openings in the short-circuit ring, can be significantly reduced, and a notch effect is reduced. The rotor is suitable for many load cycles that exceed 100,000 cycles, since there is no risk of material fatigue and there is no risk of a connection point between the cage bar and the short-circuit ring breaking.

Eine Betriebsfestigkeit des Rotors kann dadurch gewährleistet werden, da eine Reduktion der mechanischen Spannungen, insbesondere im Kurzschlussring, insbesondere im Nutgrund, reduziert wird.An operational stability of the rotor can be ensured because a reduction in the mechanical stresses, in particular in the short-circuit ring, in particular in the base of the slot, is reduced.

Die Lösung der Aufgabe gelingt ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors mit folgenden Schritten:

  • Bereitstellen des Rotorpakets,
  • Einfügen von Käfigstäben in die axial verlaufenden Öffnungen des Rotorpakets,
  • Anbringen wenigstens einer Kurzschlussringscheibe auf aus dem Rotorpaket herausragende Käfigstäbe,
  • stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere mittels Schweißens der Kurzschlussringscheibe mit den Käfigstäben oder
  • Anbringen wenigstens einer weiteren Kurzschlussringscheibe und stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere mittels Schweißens der Kurzschlussringscheibe miteinander und mit den Käfigstäben.
The object is also achieved by a method for producing a rotor with the following steps:
  • providing the rotor package,
  • inserting cage bars into the axially extending openings of the rotor stack,
  • Attaching at least one short-circuit ring disk to cage bars protruding from the rotor stack,
  • material connection, in particular by means of welding the short-circuit ring disc to the cage bars or
  • Attaching at least one further short-circuit ring disk and cohesive connection, in particular by means of welding the short-circuit ring disks to one another and to the cage bars.

Das Verfahren wird in der Figurenbeschreibung näher erläutert.The method is explained in more detail in the description of the figures.

Die Lösung der Aufgabe gelingt ferner durch einen Käfigstab für einen Rotor sowie durch eine dynamoelektrische rotatorische Maschine, aufweisend einen derartigen Rotor.The object is also achieved by a cage bar for a rotor and by a dynamo-electric rotary machine having such a rotor.

Die beschriebenen Käfigstäbe mit dem ausgeklinkten Bereich eignen sich besonders gut für einen Kurzschlussring, der eine Mehrzahl an axial verlaufenden Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen wenigstens im Wesentlichen ringsum um einen Mittelpunkt angeordnet sind, wobei wenigstens ein radiales Ende der Öffnung einen elliptisch geformten Abschnitt aufweist.The described cage bars with the notched area are particularly well suited for a short-circuit ring having a plurality of axially extending openings, the openings being arranged at least substantially around a center point, with at least one radial end of the opening having an elliptically shaped section.

Der elliptisch geformte Abschnitt weist vorteilhaft ein Ellipsenverhältnis von Höhe zu Breite auf, welches zwischen 0,2:1 und 0,6:1 liegt.The elliptically shaped section advantageously has an elliptical ratio of height to width which is between 0.2:1 and 0.6:1.

Zusätzlich kann der Kurzschlussring, benachbart zum elliptischen Abschnitt, wenigstens einen kreisförmigen Abschnitt aufweisen.In addition, the shorting ring may have at least one circular section adjacent to the elliptical section.

Der kreisförmige Abschnitt weist Vorteile hinsichtlich einer Fertigung auf, da beispielsweise mittels eines Fräsers die Öffnungen im Kurzschlussring ausgebildet werden und der kreisförmige Abschnitt einen Radius aufweist, welcher vorteilhaft einem Radius eines Fräswerkzeugs gleicht.The circular section has advantages in terms of production, since the openings in the short-circuit ring are formed, for example, by means of a milling cutter, and the circular section has a radius which advantageously resembles a radius of a milling tool.

Der Kurzschlussring kann mehrere Kurzschlussringscheiben aufweisen.The short-circuit ring can have several short-circuit ring disks.

Vorzugsweise werden die Kurzschlussringscheiben miteinander stoffschlüssig verbunden. Das stoffschlüssige Verbinden wird, z. B. mittels Schweißens, vorteilhaft dann durchgeführt, wenn auch die Käfigstäbe in den Öffnungen vorhanden sind, sodass eine stoffschlüssige Verbindung von Kurzschlussringscheiben untereinander wie auch mit den Käfigstäben erreicht werden.The short-circuit ring disks are preferably connected to one another in a materially bonded manner. The material connection is z. B. by welding, advantageously carried out when the cage bars are also present in the openings, so that an integral connection of short-circuit ring disks with each other as well as with the cage bars can be achieved.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschreiben und erläutert. Es zeigen:

FIG 1
einen Schnitt entlang einer Rotationsachse durch einen Rotor einer elektrischen Maschine,
FIG 2
Abbildung mechanischer Spannungen aus FIG 1,
FIG 3
einen Schnitt entlang einer Rotationsachse durch einen Rotor einer dynamoelektrischen rotatorischen Maschine,
FIG 4
Abbildung mechanischer Spannungen aus FIG 3,
FIG 5
den Rotor mit Öffnungen,
FIG 6
die in FIG 5 offenbarte Öffnung im Detail.
FIG 7
den Rotor,
FIG 8
die dynamoelektrische rotatorische Maschine
FIG 9
ein Verfahren zur Herstellung des Rotors.
The invention is described and explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures. Show it:
FIG 1
a section along an axis of rotation through a rotor of an electrical machine,
FIG 2
Mapping of mechanical stresses FIG 1 ,
3
a section along an axis of rotation through a rotor of a dynamo-electric rotary machine,
FIG 4
Mapping of mechanical stresses 3 ,
5
the rotor with openings,
6
in the 5 disclosed opening in detail.
FIG 7
the rotor,
8
the dynamo-electric rotary machine
9
a method of manufacturing the rotor.

FIG 1 zeigt einen Schnitt entlang einer Rotationsachse durch einen Rotor einer elektrischen Maschine. FIG 1 shows a section along an axis of rotation through a rotor of an electrical machine.

Die Figur zeigt einen Käfigstab 103, ein Blechpaket 24 sowie eine Welle 25.The figure shows a cage bar 103, a laminated core 24 and a shaft 25.

Der Käfigstab 103 ist in der Figur mittels Schweißnähten 46 mit Kurzschlussringscheiben 4, 41, 42, 43, 44, 45 verbunden.In the figure, the cage bar 103 is connected to short-circuit ring disks 4 , 41 , 42 , 43 , 44 , 45 by means of weld seams 46 .

Die Kurzschlussringscheiben 4, ...,45 bilden in der Figur einen Kurzschlussring 2.The short-circuit rings 4, ...,45 form a short-circuit ring 2 in the figure.

Vorteilhaft weist ein Rotor eine Mehrzahl an Käfigstäben 103 auf, wobei die Käfigstäbe 103 mit dem Kurzschlussring 2 einen Kurzschlusskäfig bilden.A rotor advantageously has a plurality of cage bars 103 , with the cage bars 103 forming a squirrel-cage cage with the short-circuit ring 2 .

In FIG 2 ist erkennbar, dass durch die in Figur 1 gezeigte Ausführung mechanische Spannungen, insbesondere im Kurzschlussring 2, entstehen.In FIG 2 it can be seen that through the in figure 1 shown embodiment mechanical stresses, especially in the short-circuit ring 2 arise.

Es wird daher die in FIG 3 gezeigte Ausführung vorgeschlagen.It will therefore be the in 3 shown embodiment proposed.

FIG 3 zeigt einen Schnitt entlang einer Rotationsachse durch einen Rotor einer dynamoelektrischen rotatorischen Maschine. 3 shows a section along an axis of rotation through a rotor of a dynamo-electric rotary machine.

Die Figur zeigt eine Welle 25 sowie ein Blechpaket 24. Die Figur zeigt zudem einen Käfigstab 3 mit einem ausgeklinkten Bereich 311, einem Übergangsbereich 310 sowie einen weiteren Bereich 312, welcher vorteilhaft innerhalb des Blechpakets 24 liegt.The figure shows a shaft 25 and a laminated core 24 .

Der ausgeklinkte Bereich 311 (kann auch Bereich mit einer Ausklinkung genannt werden) liegt in der Figur in einer Öffnung des Kurzschlussrings 2, wobei der Kurzschlussring 2 auch in dieser Figur durch eine Mehrzahl an Kurzschlussringscheiben 4, ...,45 gebildet wird.The notched area 311 (can also be called the area with a notch) is in the figure in an opening of the short-circuit ring 2, the short-circuit ring 2 also being formed in this figure by a plurality of short-circuit ring disks 4,...,45.

Der Kurzschlusskäfig, also eine Mehrzahl an elektrisch leitfähigen Käfigstäben 3 und wenigstens ein elektrisch leitfähiger Kurzschlussring 2, vorzugsweise zwei elektrisch leitfähige Kurzschlussringe 2, sind vorteilhaft Teil einer Asynchronmaschine.The squirrel-cage cage, ie a plurality of electrically conductive cage bars 3 and at least one electrically conductive short-circuit ring 2, preferably two electrically conductive short-circuit rings 2, are advantageously part of an asynchronous machine.

Vorteilhaft weisen alle Käfigstäbe 3 einen ausgeklinkten Bereich 311 auf.All cage bars 3 advantageously have a notched area 311 .

Auch in dieser Ausführung wird eine elektrische bzw. mechanische Verbindung von Kurzschlussringscheiben 4, ...,45 mit dem Käfigstab 3 durch ein stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere Schweißen, erreicht.In this embodiment, too, an electrical or mechanical connection of annular short-circuit disks 4, . . .

Die in FIG 3 gezeigte Ausführungsform bietet viele Vorteile, beispielsweise zeigt sich in FIG 4, dass kaum mechanische Spannungen, insbesondere im Bereich von Öffnungen der Kurzschlussringscheiben 4, ...,45 auftreten.In the 3 The embodiment shown offers many advantages, for example in FIG 4 that hardly any mechanical stresses occur, especially in the area of openings of the short-circuit ring disks 4, ...,45.

Die mechanischen Spannungen und Belastungen sind in FIG 2 und FIG 4 durch die dunklen Schattierungen erkennbar. Je dunkler die Schattierung, desto höher ist die mechanische Spannung an dieser Stelle.The mechanical stresses and loads are in FIG 2 and FIG 4 recognizable by the dark shades. The darker the shade, the higher the mechanical stress at that point.

Derartig ausgeführte dynamoelektrische rotatorische Maschinen können hohe Drehzahlen bewerkstelligen, ohne dass Materialermüdungen zu befürchten sind.Dynamoelectric rotary machines designed in this way can achieve high speeds without fear of material fatigue.

Der in FIG 3 gezeigte Übergangsbereich 310 weist vorteilhaft eine Rundung auf, so kann eine Spannungsbelastung des Käfigstabs 3 in diesem Bereich gering gehalten werden.the inside 3 The transition area 310 shown advantageously has a rounding, so a stress on the cage bar 3 can be kept low in this area.

Vorteilhaft ist ein bogenförmiger Übergang oder ein kreissegmentförmiger Übergang. Die Figur zeigt auch, dass das Ende des ausgeklinkten Bereichs 311 in einer Ebene mit einem Ende des Kurzschlussrings 2 liegt.An arcuate transition or a transition in the shape of a segment of a circle is advantageous. The figure also shows that the end of the notched portion 311 is coplanar with one end of the shorting ring 2 .

Die Kurzschlussringscheiben 4, ...,45 sind untereinander wenigstens teilweise miteinander stoffschlüssig verbunden.The short-circuit ring disks 4, ..., 45 are at least partially bonded to one another.

FIG 5 zeigt den Rotor 21 in einer Ansicht, in welcher ein Schnitt durch den Käfigstab 3 und auch durch eine Öffnung 11 des Kurschlussrings bzw. der einzelnen Kurschlussringscheiben erfolgt ist. 5 shows the rotor 21 in a view in which a section has been made through the cage bar 3 and also through an opening 11 of the short-circuit ring or the individual short-circuit ring disks.

Der Kurschlussring 2 ist in der Figur rein beispielhaft aus sechs Kurzschlussringscheiben 4, ...,45 gebildet.In the figure, the short-circuit ring 2 is formed purely by way of example from six short-circuit ring disks 4, . . . , 45.

Die Käfigstäbe 3 sind in einem Rotorpaket 24 angeordnet und ragen aus diesem heraus.The cage bars 3 are arranged in a rotor core 24 and protrude from it.

Die Käfigstäbe 3 sind vorteilhaft vorgefertigte Käfigstäbe.The cage bars 3 are advantageously prefabricated cage bars.

Durch stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere mittels Schweißens, der Kurzschlussringscheiben 4, ...,45 mit den Käfigstäben 3 bzw. durch stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere mittels Schweißens, mehrerer Kurzschlussringscheiben 4, ...,45 miteinander und mit den Käfigstäben 3 gelingt eine stabile Verbindung, die hohen Drehzahlen standhalten kann.A stable connection is achieved by integrally connecting, in particular by means of welding, the short-circuit ring disks 4, ..., 45 to the cage bars 3 or by integrally connecting, in particular by means of welding, several short-circuit ring disks 4, ..., 45 to one another and to the cage bars 3 that can withstand high speeds.

Die Kurzschlussringscheiben 4, ...,45 können Formabweichungen aufweisen, beispielsweise zur Bildung einer Mulde damit Schweißmaterial eingebracht werden kann.The short-circuit ring disks 4, ..., 45 can have shape deviations, for example to form a trough so that welding material can be introduced.

Der Kurzschlussring 2 liegt in der Figur auf der Welle 25 auf.The short-circuit ring 2 rests on the shaft 25 in the figure.

Die Figur zeigt, dass der Kurzschlussring eine Mehrzahl an axial verlaufenden Öffnungen 11 aufweist.The figure shows that the short-circuit ring has a plurality of openings 11 running axially.

Diese Öffnungen 11 sind wenigstens im Wesentlichen vorteilhaft ringsum um einen Mittelpunkt M angeordnet und weisen einen elliptisch geformten Abschnitt auf.Advantageously, these openings 11 are at least substantially arranged around a center point M and have an elliptically shaped section.

Dies wird in FIG 6 näher erläutert. Auch das Rotorpaket 24, welches vorteilhaft als Blechpaket ausgebildet ist, weist eine Mehrzahl an axial verlaufenden Öffnungen auf, wobei die Öffnungen wenigstens im Wesentlichen rings um einen Mittelpunkt M angeordnet sind.This will in 6 explained in more detail. The rotor core 24, which is advantageously designed as a laminated core, also has a plurality of axially running openings, the openings being arranged at least essentially around a center point M.

FIG 6 zeigt die in FIG 5 offenbarte Öffnung 11 im Detail. 6 shows the in 5 disclosed opening 11 in detail.

Die Öffnung 11 weist wenigstens einen elliptischen Abschnitt 5 auf.The opening 11 has at least one elliptical section 5 .

Der elliptische Abschnitt 5 ist vorteilhaft an einer in Richtung des Mittelpunkts M weisenden Öffnung 11 ausgebildet.The elliptical section 5 is advantageously formed at an opening 11 pointing in the direction of the center M.

In der Figur ist eine Ausführungsform gezeigt, in welcher zusätzlich zum elliptischen Abschnitt noch benachbarte kreisförmige Abschnitte 7 bzw. 8 ausgebildet sind.The figure shows an embodiment in which adjacent circular sections 7 and 8 are formed in addition to the elliptical section.

Aus dieser Frontalansicht ist zu erkennen, dass ein Käfigstab 3 nicht die gesamte Öffnung 11 ausfüllt.From this front view it can be seen that a cage bar 3 does not fill the entire opening 11 .

Da die Öffnung nicht durch den Käfigstab 3 ausgefüllt wird, befindet sich beispielsweise Luft L in den nicht ausgefüllten Bereichen.Since the opening is not filled by the cage bar 3, there is air L, for example, in the unfilled areas.

Die Ausklinkung weist in der Figur eine Ausklinkungsfläche 31 auf.The notch has a notch surface 31 in the figure.

FIG 7 zeigt den Rotor 21 in Frontalansicht. FIG 7 shows the rotor 21 in a front view.

Der Rotor 21 weist eine Mehrzahl an Öffnungen 11 auf.The rotor 21 has a plurality of openings 11 .

Die Figur zeigt zudem den Kurzschlussring 2 sowie die Welle 25.The figure also shows the short-circuit ring 2 and the shaft 25.

Die Öffnungen 11 verlaufen vorzugsweise axial, eine Rotationsachse des Rotors 21 betreffend, wie bereits in FIG 5 dargestellt.The openings 11 preferably run axially, relating to an axis of rotation of the rotor 21, as already shown in FIG 5 shown.

Die Öffnungen 11 sind in der Figur ringsum um einen Mittelpunkt M angeordnet, wobei wenigstens ein radiales Ende der Öffnung 11 einen elliptisch geformten Abschnitt 5 aufweist.In the figure, the openings 11 are arranged around a center point M, with at least one radial end of the opening 11 having an elliptically shaped section 5 .

FIG 8 zeigt die dynamoelektrische rotatorische Maschine 23, aufweisend einen Rotor 21 mit einer Welle 25 und einem Rotorpaket 24 sowie einen Stator 22. FIG 9 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des Rotors 21. 8 shows the dynamo-electric rotary machine 23, having a rotor 21 with a shaft 25 and a rotor core 24 and a stator 22. 9 shows a method for manufacturing the rotor 21.

In einem Verfahrensschritt S1 erfolgt ein Bereitstellen des Rotorpakets.In a method step S1, the rotor stack is provided.

Ein Einfügen von Käfigstäben in die axial verlaufenden Öffnungen des Rotorpakets erfolgt in einem Verfahrensschritt S2.Cage bars are inserted into the axially extending openings of the rotor stack in a method step S2.

In einem Verfahrensschritt S3 erfolgt ein Anbringen wenigstens einer Kurzschlussringscheibe 4, ...,45 auf aus dem Rotorpaket herausragende Käfigstäbe 3.In a method step S3, at least one annular short-circuit disk 4, ...,45 is attached to cage bars 3 protruding from the rotor assembly.

In einem Verfahrensschritt S4 erfolgt ein stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere mittels Schweißens, der Kurzschlussringe mit den Käfigstäben.In a method step S4, the short-circuit rings are connected to the cage bars in a cohesive manner, in particular by means of welding.

Alternativ kann in einem Verfahrensschritt S5 ein Anbringen wenigstens einer weiteren Kurzschlussringscheibe 4, ...,45, erfolgen.Alternatively, at least one further annular short-circuit disk 4, . . . 45 can be attached in a method step S5.

Ein stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere mittels Schweißens der Kurzschlussringscheiben 4, ...,45 miteinander und mit den Käfigstäben 3 gelingt in einem Verfahrensschritt S6.A cohesive connection, in particular by means of welding, of the annular short-circuit disks 4 . . . 45 to one another and to the cage bars 3 succeeds in a method step S6.

Vorteilhaft ist hierbei Laser-Schweißen und/oder Elektronenstrahl-Schweißen. Auch andere Verbindungsarten, insbesondere andere Schweißarten, sind denkbar.Laser welding and/or electron beam welding is advantageous here. Other types of connection, in particular other types of welding, are also conceivable.

Claims (9)

Rotor (21) für eine dynamoelektrische rotatorische Maschine (23), insbesondere Asynchronmaschine, mit einem Rotorpaket (24) und einem Kurzschlusskäfig, wobei der Kurzschlusskäfig eine Mehrzahl an elektrisch leitfähigen Käfigstäben (3) und elektrisch leitfähigen Kurzschlussringen (2) aufweist, wobei die Käfigstäbe (3) in Nuten des Rotorpakets (24) angeordnet sind, wobei die Käfigstäbe (3) mit wenigstens einen Kurzschlussring (2) verbunden sind, wobei die Käfigstäbe (3) einen ausgeklinkten Bereich (311) aufweisen. Rotor (21) for a dynamo-electric rotary machine (23), in particular an asynchronous machine, with a rotor stack (24) and a squirrel cage, the squirrel cage having a plurality of electrically conductive cage bars (3) and electrically conductive short-circuit rings (2), wherein the cage bars (3) are arranged in slots of the rotor core (24), wherein the cage bars (3) are connected to at least one short-circuit ring (2), wherein the cage bars (3) have a notched area (311). Rotor (21) nach Anspruch 1, wobei der ausgeklinkte Bereich (311) in einer Öffnung (11) des Kurzschlussrings (2) liegt.Rotor (21) according to claim 1, wherein the notched area (311) lies in an opening (11) of the short-circuit ring (2). Rotor (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein Übergang (310) vom ausgeklinkten Bereich (311) zu einem anderen Bereich (312) des Käfigstabs (3) eine Rundung aufweist.
Rotor (21) according to one of the preceding claims,
wherein a transition (310) from the notched area (311) to another area (312) of the cage bar (3) has a rounding.
Rotor (21) nach Anspruch 3,
wobei ein Übergang (310) vom ausgeklinkten Bereich (311) zum anderen Bereich (312) bogenförmig oder kreissegmentförmig ist.
Rotor (21) according to claim 3,
wherein a transition (310) from the notched area (311) to the other area (312) is arcuate or in the shape of a segment of a circle.
Rotor (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein Ende des ausgeklinkten Bereichs (311) in einer Ebene mit einem Ende des Kurzschlussrings (2) liegt.
Rotor (21) according to one of the preceding claims,
wherein an end of the notched portion (311) is coplanar with an end of the short ring (2).
Rotor (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5,
wobei der Übergang (310) im Bereich des Rotorpakets (24) liegt.
Rotor (21) according to one of the preceding claims 3 to 5,
wherein the transition (310) is in the area of the rotor core (24).
Verfahren zur Herstellung eines Rotors (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit folgenden Schritten: - Bereitstellen des Rotorpakets (24), - Einfügen von Käfigstäben (3) in die axial verlaufenden Öffnungen des Rotorpakets (24), - Anbringen wenigstens einer Kurzschlussringscheibe (4, ...,45) auf aus dem Rotorpaket (24) herausragende Käfigstäbe, - stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere mittels Schweißens, der Kurzschlussringscheibe (4, ...,45) mit den Käfigstäben
oder
- Anbringen, wenigstens einer weiteren Kurzschlussringscheibe (4, ...,45) und stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere mittels Schweißens, der Kurzschlussringscheibe (4, ...,45) miteinander und mit den Käfigstäben.
Method for manufacturing a rotor (21) according to one of claims 1 to 6, with the following steps: - Providing the rotor assembly (24), - Insertion of cage bars (3) in the axially extending openings of the rotor core (24), - Attaching at least one short-circuit ring disk (4, ..., 45) to the cage bars protruding from the rotor assembly (24), - Cohesive connection, in particular by means of welding, of the annular short-circuit disk (4, ..., 45) with the cage bars
or
- Attaching at least one further short-circuit ring disk (4, ..., 45) and cohesively connecting, in particular by means of welding, the short-circuit ring disk (4, ..., 45) to one another and to the cage bars.
Käfigstab für einen Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7.A cage bar for a rotor according to any one of claims 1 to 7. Dynamoelektrische rotatorische Maschine (23), aufweisend einen Rotor (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Dynamoelectric rotary machine (23) comprising a rotor (21) according to any one of claims 1 to 7.
EP21205048.8A 2021-10-27 2021-10-27 Rotor for a dynamoelectric rotary machine Withdrawn EP4175137A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21205048.8A EP4175137A1 (en) 2021-10-27 2021-10-27 Rotor for a dynamoelectric rotary machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21205048.8A EP4175137A1 (en) 2021-10-27 2021-10-27 Rotor for a dynamoelectric rotary machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4175137A1 true EP4175137A1 (en) 2023-05-03

Family

ID=78414244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21205048.8A Withdrawn EP4175137A1 (en) 2021-10-27 2021-10-27 Rotor for a dynamoelectric rotary machine

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP4175137A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000341891A (en) * 1999-05-27 2000-12-08 Hitachi Ltd Rotor of induction motor
DE102010041788A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Rotor bar for use in hybrid rotor of asynchronous machine, has axial channel exhibiting opening width and two legs with respective shoulders, where opening width of axial channel is larger than shoulder width
EP2615726A1 (en) * 2012-01-16 2013-07-17 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Rotor, corresponding manufacturing method and electrical machine
US20150372576A1 (en) * 2014-06-23 2015-12-24 Ebara International Corporation Induction motor squirrel-cage rotor bar relief

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000341891A (en) * 1999-05-27 2000-12-08 Hitachi Ltd Rotor of induction motor
DE102010041788A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Rotor bar for use in hybrid rotor of asynchronous machine, has axial channel exhibiting opening width and two legs with respective shoulders, where opening width of axial channel is larger than shoulder width
EP2615726A1 (en) * 2012-01-16 2013-07-17 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Rotor, corresponding manufacturing method and electrical machine
US20150372576A1 (en) * 2014-06-23 2015-12-24 Ebara International Corporation Induction motor squirrel-cage rotor bar relief

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020099048A1 (en) Support device for a rotor of a separately excited internal-rotor synchronous machine consisting of a support ring and a star disc
DE60309811T2 (en) Electric motor with permanent magnet rotor
WO2020035240A1 (en) Rotor for separately excited inner rotor synchronous machine, inner rotor synchronous machine, motor vehicle and method
CH695810A5 (en) Statorkernanordnung.
EP1886399A1 (en) Five-phase generator
EP3989409A1 (en) Rotor for an electric machine, electric machine for driving a vehicle and vehicle
EP4158752A1 (en) Stator for an electric axial flux machine and electric axial flux machine
WO2019171218A1 (en) Rotor unit and electric motor
AT518592B1 (en) HYDROPOWER GENERATOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION AND OPERATION THEREOF
EP4175137A1 (en) Rotor for a dynamoelectric rotary machine
WO2020120631A1 (en) Bending device for shaping copper bars by bending same
DE19927279B4 (en) Squirrel cage for an electric machine
EP4165754A1 (en) Stator for an electric machine, and electric machine
DE2537706A1 (en) HIGH PERFORMANCE ASYNCHRONOUS MACHINE
EP3840183A1 (en) Stator with pins for an electric machine
EP3829031A1 (en) Rotor plate, sheet metal rotor package, rotor, electric machine and vehicle
DE4013674C2 (en) Electrical machine
WO2020260567A1 (en) Stator for an electrical machine
WO2019171219A1 (en) Rotor unit and electric motor
EP4175123A1 (en) Rotor for a dynamoelectric rotary machine
EP3657635A1 (en) Rotor for an asynchronous machine with loss-optimised rod geometry, asynchronous machine and method
DE3641142C2 (en)
DE3127965A1 (en) Electrical machine having a solid rotor and a cage winding
EP3900156B1 (en) Sheet package for an electric machine
DE102021102296A1 (en) Squirrel cage for a rotor of an electrical machine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20231104